Nghiên cứu và xác định độ cứng của thép Cacbon nhiệt luyện bằng phương pháp nhiễu xạ tia X

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
DƯƠNG CÔNG CƯỜNG

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH ĐO ĐỘ CỨNG CỦA
THÉP CACBONNHIỆT LUYỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
NHIỄU XẠ TIA X

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

S KC 0 0 4 0 3 6

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
DƯƠNG CÔNG CƯỜNG

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CỦA THÉP
CACBON NHIỆT LUYỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
NHIỄU XẠ TIA X

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY - 605204

TP. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013.


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
DƯƠNG CÔNG CƯỜNG

NGHIÊN CỨU VÀ XÁC ĐỊNH ĐỘ CỨNG CỦA THÉP
CACBON NHIỆT LUYỆN BẰNG PHƯƠNG PHÁP
NHIỄU XẠ TIA X

NGÀNH: CÔNG NGHỆ CHẾ TẠO MÁY- 605204
Hướng dẫn khoa học: TS. LÊ CHÍ CƯƠNG

TP. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2013.


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Dương Công Cường
Giới tính: Nam.
Ngày, tháng, năm sinh: 25 - 12 - 1984
Nơi sinh: Nghệ An.
Quê quán: Hưng Thịnh-Hưng Nguyên-Nghệ An.
Dân tộc: Kinh
Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: trường cao đẳng nghề lilama 2 –
long Phước – Long Thành – ĐN.

Điện thoại: 0976808384
E-mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy
Thời gian đào tạo từ 09 / 2003 đến 02/ 2008.
Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật.
TPHCM.
Ngành học: Công Nghệ Chế Tạo Máy.
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT
NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Thời gian
3/2008 đến
nay.

Nơi công tác
Trường cao đẳng nghề lilama2

Trang i

Công việc đảm nhiệm
Giáo viên.


LỜI CAM ĐOAN
 Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
 Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai
công bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày….. tháng 04 năm 2013
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

Dương Công Cường

Trang ii


LỜI CẢM ƠN
Trong thời gian học tập và nghiên cứu trong chương trình đào tạo sau đại học
của trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM, em đã tiếp thu và đúc kết được
nhiều kiến thức bổ ích cho chuyên môn của mình. Với đề tài nghiên cứu dưới hình
thức luận văn thạc sỹ, em đã vận dụng những kiến thức đã được học của mình để
giải quyết một vấn đề thực tế. Đề tài của em là nghiên cứu và giải quyết vấn đề mới
trong lĩnh vực đo độ cứng và kiểm tra không phá hủy nghiên cứu lý thuyết và làm
thực nghiệm, vì lần đầu tiên tiếp xúc nên em gặp rất nhiều khó khăn.
Với sự hướng dẫn tận tình của thầy hướng dẫn TS. Lê Chí Cương cùng với sự
hỗ trợ của gia đình, bạn bè, trung tâm Hạt Nhân TP.HCM. Cho đến thời điểm này
luận văn của em củng đạt được những kết quả như mong muốn.
Đến đây, cho phép em gửi lời cảm ơn chân thành đến:
- Ban Giám Hiệu trường Đại học sư phạm kỹ thuật TP.HCM.
- Thầy TS. Lê Chí Cương – Khoa Cơ Khí Chế tạo Máy - trường Đại học
sư phạm kỹ thuật TP.HCM.
- Quý thầy cô trong khoa Cơ Khí Chế Tạo Máy - Trường Đại học sư
phạm kỹ thuật TP.HCM.
- Trung tâm Hạt Nhân TP. HCM
- Gia đình, bạn bè và đồng nghiệp.
Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn sự giúp đỡ, sự hỗ trợ động viên quý
báu của tất cả mọi người. Xin trân trọng cảm ơn

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04 năm 2013
Học viên thực hiện luận văn

Dương Công Cường

Trang iii


TÓM TẮT
Độ cứng là một chỉ tiêu cơ tính quan trọng của vật liệu cơ khí, và thường
được xác định bằng các phương pháp phá hủy truyền thống dùng mũi đâm.
Bài báo này nghiên cứu mối liên hệ giữa độ cứng của thép C50 tôi-ram ở
nhiều nhiệt độ và bề rộng của đường nhiễu xạ, thể hiện thông qua độ rộng
của đường cong Gauss. Kết quả cho thấy một mối liên hệ tuyến giữa bề rộng
trung bình của đường nhiễu xạ, từ đó mở ra khả năng xác định độ cứng của
vật liệu tinh thể bằng phương pháp nhiễu xạ X quang.
Từ khóa: Nhiễu xạ X quang, Độ cứng, Thép tôi, Bề rộng trung bình, Đường
cong Gauss.

ABSTRACT
The hardness is a significant issue of mechanical materials, and usually
determined by conventional destructive methods using pointers. This paper
studied on the relation between the hardness of quenched and temperred steel
C50 and the broadness of the diffraction line, represented by the width of the
Gaussian curve method. The experimental result has determined a
proportional relation to the line half-width, thus showing a posibility of
evaluating the hardness of crystalline materials using X-ray diffraction.
Keywords: X-ray diffraction, Hardness, Quenched Steel, Half-width,
Gaussian curve.

Trang iv

MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Lý lịch cá nhân

i

Lời cam đoan

ii

Cảm tạ

iii

Tóm tắt

iv

Mục lục

v

Danh sách các chữ viết tắt

ix

Danh sách các hình

xi

Danh sách các bảng

xiii
Phần A: DẪN NHẬP

1

I. Đặt vấn đề

1

II. Các phƣơng pháp đo độ cứng hiện nay

1

1. Độ cứng Brinell

2

2. Độ cứng Vickers (HV):

5

3. Độ cứng Rockwell (HR)

8

III. Hƣớng nghiên cứu

10

IV. Điểm mới của luận văn và giá trị thực tiển

12

V. Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn đề tài

12

1. Nhiệm vụ

12

2. Giới hạn đề tài

12

VI. Phƣơng pháp nghiên cứu

12

Phần B: NỘI DUNG

13

Chƣơng 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

13

1.1. Lý thuyết về nhiễu xạ tia X-ray.

13

1.1.1. Định luật Bragg và điều kiện nhiễu xạ.

13

1.1.2. Các yếu tố ảnh hưởng đến cường độ nhiễu xạ LPA

15

Trang v


1.1.2.1. Hệ số hấp thụ A trên mẩu phẳng

16

1.1.2.2. Hệ số Lorentz L(2θ)

17

1.1.2.3. Hệ số phân cực trên mẫu phẳng P(2θ

19

1.2. Sự mở rộng đƣờng nhiễu xạ

19

1.2.1. Khái niệm đường nhiễu xạ

19

1.2.2. Chuẩn hóa thừa số Lorentz-polarization(LP)

20

1.2.3. Chuẩn hóa đường phông (Background)

20

1.2.4. Xác định chỉ số cho giản đồ nhiễu xạ

21

1.2.5. Sự mở rộng đường nhiễu xạ

24

1.2.5.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến Sự mở rộng đường nhiễu xạ

24

1.2.5.2 Khái niệm độ rộng vật lý đường nhiễu xạ

26

1.3. Lý thuyết hàm Gaussian và bề rộng trung bình đường nhiễu xạ (B)

27

1.4. Lý thuyết nhiệt luyên

30

1.4.1. Khái niệm

30

1.4.2. Tôi

31

1.4.2.1. Định nghiã

31

1.4.2.2. Đặc điểm

31

1.4.2.3. Mục đích

31

1.4.2.4. Chọn nhiệt độ tôi

31

1.4.2.5. Thời gian Tôi

32

1.4.3. Ram

32

1.4.3.1. Phân loại ram

33

1.4.3.1.1. Ram thấ p

33

1.4.3.1.2. Ram trung biǹ h:

33

1.4.3.1.3. Ram cao

33

1.4.1.3.2. Chuyển biến pha khi ram

33

Chƣơng 2: CHẾ TẠO MẪU ĐO

34

2.1. Mẩu thực nghiệm

34

Trang vi


2.1.2. Vật liệu

34

2.1.3. Mạng tinh thể

34

2.1.4. Số mẫu chế tạo

34

2.2. Nhiệt luyện mẫu đo

35

2.2.1. Tôi mẫu

35

2.2.2. Ram

36

2.2.3. Làm sạch bề mặt

36

2.3. Đo mẫu bằng phƣơng pháp nhiễu xạ tia X

36

2.3.1. Lựa chọn phương pháp đo nhiễu xạ tia X

36

2.3.2. Lựa chọn ống phóng, tấm lọc theo bảng sau

37

2.3.2. Lựa chọn ống phóng, tấm lọc theo bảng sau

38

Chƣơng 3: SỐ LIỆU ĐO VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU THÍ NGHIỆM

40

3.1. Số liệu đo

40

3.1.1. Số liệu Đo mẫu bằng phương pháp nhiễu xạ tia X

40

3.1.2. Số liệu đo độ cứng mẫu bằng phương pháp đo Rockwell (HRC)

41

3.2. Xử lý số liệu thí nghiệm

43

3.2.1. Ứng dụng phần mềm Origin Pro 8.0 vào xữ lý số liệu

43

3.2.2. Xử lý số liệu

43

3.2.2.1. Mẫu chưa qua nhiệt luyện

44

3.2.2.2. Mẫu nhiệt luyện: Tôi (Chưa ram)

45

3.2.2.3. Mẫu nhiệt luyện :Tôi+ Ram ở nhiệt độ 2500C

45

3.2.2.4. Mẫu nhiệt luyện :Tôi+ Ram ở nhiệt độ 3000C

46

3.2.2.4. Mẫu nhiệt luyện :Tôi+ Ram ở nhiệt độ 3000C

47

3.2.2.6. Mẫu nhiệt luyện :Tôi+ Ram ở nhiệt độ 4000C

48

3.2.2.7. Mẫu nhiệt luyện :Tôi+ Ram ở nhiệt độ 4500C

49

3.2.2.8. Mẫu nhiệt luyện :Tôi+ Ram ở nhiệt độ 5000C

50

3.2.2.9. Mẫu nhiệt luyện: Tôi+ Ram ở nhiệt độ 5500C

51

3.2.2.10. Mẫu nhiệt luyện: Tôi+ Ram ở nhiệt độ 6000C

52

3.2.2.11. Mẫu nhiệt luyện: Tôi+ Ram ở nhiệt độ 6500C

54

Trang vii


Chƣơng 4: KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM
4.1. Biểu đồ mối quan hệ giữa đo độ cứng bằng phƣơng pháp
Rocwell và nhiệt độ ram
4.2 Biểu đồ mối quan hệ giữa Bề rộng trung bình B và nhiệt độ
ram

56
56
57

4.3. Mối quan hệ giữa đô cứng Rockwell và bề rộng trung bình B

58

4.3.1. Mối quan hệ giữa đô cứng Rockwell và bề rộng trung bình B

58

4.3.2. Mối quan hệ giữa đô cứng Rockwell và bề rộng tích phân BI

60

Chƣơng 5: KẾT LUẬN

62

TÀI LIỆU THAM KHẢO

63

PHỤ LỤC

65

Phụ lục 1: Số liệu đo mẫu không nhiệt luyện

65

Phụ lục 2: Số liệu đo mẫu tôi

68

Phụ lục 3: Số liệu đo mẫu tôi + ram 2500 C.

71

Phụ lục 4: Số liệu đo mẫu tôi + ram 3000 C

74

Phụ lục 5: Số liệu đo mẫu tôi + ram 3500 C

77

Phụ lục 6: Số liệu đo mẫu tôi + ram 4000 C

80

Phụ lục 7: Số liệu đo mẫu tôi + ram 4500 C

83

Phụ lục 8: Số liệu đo mẫu tôi + ram 5000 C

86

Phụ lục 9: Số liệu đo mẫu tôi + ram 5500 C

89

Phụ lục 10: Số liệu đo mẫu tôi + ram 6000 C

92

Phụ lục 11: Số liệu đo mẫu tôi + ram 6500 C

95

Trang viii


DANH SÁCH CÁC KÝ HIỆU
 : bước sóng
SWL : giới ha ̣n bước sóng ngắ n
2 : góc nhiễu xạ
d : khoảng cách giữa các mặt phẳng phân tử ( hkl )
n : phản xạ bậc cao
h : hằ ng số Plank
V : hiê ̣u điê ̣n thế của điã
( P ) : mă ̣t phẳ ng chứa ố ng phát và ố ng thu tia X ( mă ̣t phẳ ng nghiêng )
( Q ) : mă ̣t phẳ ng vuông góc với tru ̣c hình tru ̣ chứa hướng đo ứng suấ t
Ψ : góc tạo bởi phương pháp tuyến của mẫu đo với phương pháp tuyến của họ mặt
phẳ ng nguyên tử nhiễu xa ̣
Ψo : góc tạo bởi phương pháp tuyến của mẫu đo và tia tới X
 : là góc phân giác của tia tới và tia nhiễu xạ X
o : là góc tạo bởi phương pháp tuyến của họ mặt phẳng nhiễu xạ và tia tới X

 : góc tạo bởi tia tới X và phương ngang
 : góc tạo bởi tia nhiễu xạ và phương ngang
 : góc tạo bởi phương pháp tuyến của mẫu đo với mặt phẳng nghiêng
 : góc tạo bởi trục đứng mẫu đo hình trụ với ( P )
a : hê ̣ số tiń h chấ t của vâ ̣t liê ̣u ( phụ thuộc loại vật liệu )
b : thể tích phầ n năng lươ ̣ng tia tới trên mô ̣t đơn vi ̣ thể tích ( phụ thuộc vào đặc tính
của tia X như Cr-K, Cr-K, Cu-K, Co-K . . .)

 : hằ ng số hấ p thụ ( phụ thuộc vào đặc tính của tia X và loa ̣i vâ ̣t liê ̣u mẫu đo)
AB : chiề u dài tia tới thẩ m thấ u đế n phân tố bi ̣nhiễu xa ̣

BC : chiề u dài nhiễu xa ̣ từ phân tố bi ̣nhiễu xa ̣ đế n ra ngoài mẫu đo
 : chiề u sâu thẩ m thẩ m thấ u ta ̣i  = 0o
R : bán kính của mẫu đo hình trụ

Trang ix


r : bán kính tại phân tố bị nhiễu xạ
dr : chiề u dày phân tố bi ̣nhiễu xa ̣

 : góc giới ha ̣n vùng nhiễu xa ̣
d : bề rô ̣ng phân tố bi ̣nhiễu xa ̣
L : chiề u dài phân tố bi ̣nhiễu xa ̣
Lc : chiề u dài thẩ m thấ u của tia tới và nhiễu xa ̣ đi ra ngoài mẫu đo.
dV = Ldrd : thể tić h phân tố bi ̣nhiễu xa ̣
B: bề rộng trung bình đường nhiễu xạ.
BI, : bề rộng tích phân của hàm Gaussian.
W, là sai lệch chuẩn, đặc trưng cho độ mở rộng của đường nhiễu xạ

Trang x


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình A.1:

(Máy kiểm tra độ cứng Brinel)

1

Hình A.2:

(Máy kiểm tra độ cứng Brinel)

2

Hình A.3:

(Kích thước bi tròn làm mũi thử)

2

Hình A.4:

(Đo hình dạng, kích thước vết lõm)

3

Hình A.5:

(Đo độ cứng bằng phương pháp thủ công)

4

Hình A.6:

(Biểu đồ lõm)

4

Hình A.7:

( Biểu đồ xác định độ cứng theo chiều sâu vết lõm)

5

Hình A.8:

(Máy kiểm tra độ cứng Vicker: Brinel)

5

Hình A.9:

(Hình dạng vết lõm)

6

Hình A.10:

(Kích thước vết lõm và giá trị độ cứng)

6

Hình A.11:

(Góc độ không gian của mũi thử)

7

Hình A.12:

(Độ cứng Vickers của một số vật liệu)

7

Hình A.13:

( thiết bị đo độ cứng Rockwell)

8

Hình A.14.a: (Kích thước vết lỏm đo độ cứng Rockwell)

9

Hình A.14.b: (Kích thước vết lỏm đo độ cứng Rockwell)

9

Hình B1.1:

(Định luật Bragg)

13

Hình B1.2:

(mối quan hệ giữa góc 2theta và cường độ nhiễu xạ I)

14

Hình B1.3:

(mối quan hệ giữa góc 2theta và đĩnh nhiễu xạ)

15

Hình B1.4:

(Mối quan hệ giữa góc 2theta và đỉnh nhiễu xạ)

16

Hình B1.5:

(Nhiễu xạ trên một phân tử)

17

Hình B1.6:

(Hệ số lorent)

18

Hình B.1.7:

(Đường nhiễu xạ của vật liệu Al 2024-T3)

19

Hình B.1.8:

(Sự phát tán từ một electron đến điểm M)

20

Hình B1.9:

(Chuẩn hóa đường phông của đường nhiễu)

21

Hình B1.10:

(Ảnh hưởng của kích thước tinh thể đến nhiễu)

25

Hình B1.11:

(Đường nhiễu xạ chung và các đường nhiễu xạ)

25

Hình B1.12:

(Độ rộng scherrer đường nhiễu xạ)

26

Trang xi


Hình B1.13:

(Độ rộng Laue đường nhiễu xạ)

27

Hình B1.14:

(Đường nhiễu xạ X quang được nội suy bằng đường cong

28

Gauss)
Hình B1.15:

(Biể u đồ biế n đổ i nhiê ̣t đô ̣ nung khi nhiê ̣t luyê ̣n)

30

Hình B2.1:

(Kiểu mạng tinh thể thép C50)

34

Hình B2.2:

(Thực hiện nhiệt luyện tại DH SPKT TP)

35

Hình B2.3:

(Phương pháp đo kiểu  cố định )

36

Hình B2.4:

(Máy đo nhiễu xạ tại trung tâm hạt nhân)

38

Hình B3.3:

Hệ giác kế của máy nhiễu xạ tia X X’Pert Pro.

39

Hình B3.4:

Phương pháp đo

41

Hình B3. 5:

Máy đo độ cứng Rockwell model HRC-150

41

Hình B3.6:

(Hàm Gaussian amp)

41

Hình B3.7:

(Đường nhiễu xạ mẫu không nhiệt luyện)

42

Hình B3.8:

(Đường nhiễu xạ mẫu Tôi )

43

Hình B3.9:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện (tôi + ram 2500 C)

44

Hình B3.10:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện (tôi +ram 3000 C)

45

Hình B3.11:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện (tôi +ram 3500 C))

46

Hình B3.12:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện tôi +ram 4000 C)

47

Hình B3.13:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện (tôi +ram 4500 C)

48

Hình B3.14:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện tôi +ram 5000 C)

50

Hình B3.15:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện (tôi +ram 5500 C)

51

Hình B3.16:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện tôi +ram 6000 C)

52

Hình B3.17:

(Đường nhiễu xạ mẫu nhiệt luyện (tôi +ram 6500 C)

53

Hình B4.1:

(Biểu đồ mối quan hệ đo độ cứng bằng phương pháp Rockwell

56

(HRC) và nhiệt độ ram)
Hình B4.2:

(Biểu đồ giữa bề rộng trung bình B và nhiệt độ ram)

57

Hình B4.3:

(Đồ thị mối quan hệ giữa đo đô cứng Rockwell và Bề rộng

59

trung bình B các mẫu thực nghiệm)

Trang xii


Hình B4.4:

(Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa đô cứng Rockwell và bề
rộng trung bình (B) và bề rộng tích phân đường nhiễu xạ BI.)

Trang xiii

60


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng B1.1:

(Hằng số hấp thu  phụ thuộc vào kim loại và đặc tính tia X)

17

Bảng B1.2:

(Dạng tổng bình phương của một số chỉ số Miller cho hệ mạng

24

lập phương tâm mặt)
Bảng B1.3:

(Định mức thời gian nung nóng mẫu thép trong lò thí nghiệm)

32

Bảng B2.1:

(Thành phần hóa học thép C50)

34

Bảng B2.2:

(Nhiệt độ tôi thép C50)

35

Bảng B3.1:

(khoảng cách nguyên tử của một số vật liệu và kiểu mạng)

37

Bảng B3.2:

(Các loại ống phong tia X và đặc tính.)

38

Bảng B3.3:

(Các đỉnh nhiễu xạ và cường độ của phổ nhiễu xạ thép C50)

40

Bảng B3.4:

(Điều kiện thí nghiệm bằng nhiễu xạ X quang)

40

Bảng B3.5 :

(Giới hạn đo của các thang Rockwell)

42

Bảng B3.6:

(Số liệu các mẫu đo độ cưng bằng Rockwell)

42

Bảng B3.7:

(Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu không nhiệt luyện)

44

Bảng B3.8:

(Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu Tôi)

46

Bảng B3.9:

(Tham số và giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 2500)

47

Bảng B3.10:

(Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 3000)

48

Bảng B3.11:

(Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 3500)

49

Bảng B3.12:

(Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 4000)

50

Bảng B3.13:

Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 4500)

51

Bảng B3.14:

Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 5000)

52

Bảng B3.15:

Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 5500)

53

Bảng B3.16:

Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 6000)

54

Bảng B3.17:

Giá trị tham số của hàm nội suy mẫu tôi+ram 6500)

55

Bảng B4.1:

(Số liệu đo độ cứng Rockwell của các mẫu đo)

56

Bảng B4.2:

(Số liệu đo bề rộng trung bình B của nhiễu xạ các mẫu đo)

57

Bảng B4.3:

(Số liệu đo đô cứng Rockwell và bề rộng trung bình B )

58

Bảng B4.4:

(Kết quả tính toán bề rộng trung bình, bề rông tích phân và độ

60

Trang xiv


cứng Rockwell của các mẫu thép)

Trang xv


Phần A: DẪN NHẬP
I. Đặt vấn đề
Độ cứng là một thuộc tính cơ bản của vật liệu, thuật ngữ độ cứng phản ánh
tính chịu uốn, độ bền, mài mòn, trầy xước của vật liệu. Cùng với sự phát triển của
khoa học vật liệu đã có rất nhiều phương pháp đo độ cứng ra đời. Một số phương
pháp đo độ cứng thường được biết đến, đặc biệt ứng dụng cho lĩnh vực vật liệu kim
loại.

Hình A.1: Máy kiểm tra độ cứng Brinel
Độ cứng là khả năng chống lại biến dạng dẻo cục bộ và có liên quan chặt chẽ
đến độ bền kéo. Độ cứng được xác định bằng cách đo mức độ chống lại lực ấn của
mũi đâm có dạng chuẩn lên bề mặt vật liệu. Vật liệu mũi đâm có thể là thép đã nhiệt
luyện hoặc kim cương, có thể có hình cầu hoặc hình tháp. Độ cứng được xác định
theo kích thước của vết lõm mũi đâm để lại trên bề mặt vật kiểm. Đó cũng là mức
chống lại lực ấn của mũi đâm có dạng chuẩn lên bề mặt vật liệu.

II. Các phƣơng pháp đo độ cứng hiện nay
Hiện nay độ cứng được đo theo ba phương pháp thông dụng:
- Theo thang Brinell – Dùng mũi đâm bằng bi thép hoặc wolfram.
- Theo thang Vickers – dùng mũi đâm kim cương dạng hình tháp vuông.

Trang 1


- Theo thang Rockwell – dùng mũi đâm hình côn bằng kim cương hoặc bi thép.Kích
thước vết lõm được dùng để xác định giá trị độ cứng - vết lõm càng nhỏ thì vật liệu
càng cứng.
1. Độ cứng Brinell: (Brinell Hardness Test có ký hiệu là HB) do nhà nghiên cứu
người Sweden có tên Dr. Johan August Brinell đề xuất.

Hình A.2: Máy kiểm tra độ cứng Brinel

Hình A.3: Kích thước bi tròn làm mũi thử
Độ cứng Brinell cho kết quả khôngBrinel
chính xác khi khảo xát vùng ảnh hưởng
nhiệt. Vì vậy được dùng chủ yếu cho kim loại cơ bản. Đơn vị đo Độ cứng Brinell:
HB [kG/mm2].

Trang 2


Để đo độ cứng Brinell máy thuỷ lực được dùng để ép viên bi thép trên bề
mặt mẫuthử tác dụng lực xác định trong 15 giây. Đường kính vết lõm trên bề mặt
kim loại được đo với kính hiển vi Brinell chia vạch theo milimet. Áp dụng công
thức sau để xác định độ cứng Brinell:

;
Mặt khác:

F=

Vậy :

HB=

Trong đó:
P: là lực tác dụng vào bi thép
F: Diện tích vết lõm
D: Đường kính bi thép
d: Đường kính vết lõm

Hình A.4: Đo hình dạng, kích thước vết lõm
mũi thử
Phương pháp đo độ cứng Brinell thường
dùng để đo vật liệu có độ cứng thấp, thang
Brinel
đo dưới 450HB. Quá giới hạn này thì không thực hiện được chính xác vì viên bi đo
bị biến dạng.

Trang 3